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直流稳定电源（A题）设计报告 摘要：本设计采用单片机AT89C52作为系统的控制核心，制作了一个可稳定输 出电流或电压的直流稳定电源。设计可分为七个模块：电源模块、稳压源模块、 稳流源模块、DC-D吸换器模块、键盘模块、显示模块和系统控制模块。稳压电 源采用串联反馈式稳压电路，主要由三端式集成稳压器 LM317和运算放大器 LM324构成。稳压电源和负载构成恒流源，并通过程序控制稳压源与稳流源电路 之间的转换。DC-D吸换器采用双管自激谐振式振荡电路，稳压电源输出的小电 压经DC-D喙换器输出较大的直流电压。本设计可实现电压预置，数码显示输出 电压和电流，输出可步进（加、减）调节，恒压和恒流电路切换等功能。止匕外， A/D可将数据反馈一次对误差进行校正， 稳压电路具有过热和过流保护功能，当 电路出现故障时可自动恢复。 关键字：键盘控制，单片机，稳压源，稳流源， DC-D嘎换器 A Constant Direct Current Electrical Source Abstract : A DC source, which uses a micro-control unit （MCU） AT89C52 as its kernel unit, is designed for supplying constant voltage or constant current. The system is consist of a center control unit, a power supply, a constant voltage source, a constant current source, a keyboard input unit, a digital display unit, and a DC-DC unit. A constant voltage unit is composedof feedback constant voltage circuit in series by integrated chip LM317 and a integrated operator LM324.A constant current source is implemented by a constant voltage source and a sampling resistor, and the output of current or voltage is chosen by a relevant program. The DC-DC converter is realized by a double-tube self-excitation oscillating circuit. The output can be predefined by MCU keyboard, changed in step and displayed in digital by LED. Moreover, it can be protected from damage of over-heat and over-burden, and can be resumed automatically from ill-work. Key words : keyboard control, micro chip controller, constant voltage source, constant current source, DC — DC converter 引言 1 . 系统设计 3 1.1 设计任务及要求 3 1.2 总体设计方案 4 1.2.1 设计思路 4 1.2.2 方案论证与比较 4 1.2.3 系统组成 8 2 .设计实现 9 2.1 单元电路设计 9 2.1.1 显示控制模块电路设计 9 2.1.2 电源电路设计 10 2.1.3 稳压电源电路设计 12 2.1.4 稳流电源电路设计 12 2.1.5 DC-D嘎换器电路设计 13 2.2 .软件设计 14 2.2.1 键盘显示部分程序的设计 14 2.2.2 单片机控制 A/D、D/A转换程序的设计 16 2.2.3 系统主程序流程图 17 3 .系统测试 17 3.1 测试仪器 17 3.2 指标测试及测量结果 18 3.2.1 稳压电源各项指标测试 18 3.2.2 稳流电源各项指标测试 18 3.2.3 DC-D嘎换器各项指标测试 19 4 .结论 19 参考文献 20 附录1元器件明细表 20 附录2程序清单 21 9 引言 直流稳定电源按习惯可分为化学电源，线性稳定电源和开关型稳定电源。本设计 要求完成直流稳定电源的设计和制作。该直流稳定电源要求具有稳压源、稳流源和 DG-DC转换的功能。其中稳压源要求在输入为 220V、50HZ；电压变化范围+ 15%- —20舔件下，输出电压在+9V〜+12V范围内可调，最大输出电流为1.5A,并对电压 调整率、负载调整率、纹波电压、效率等指标有一定要求，综合考虑指标与具体实 现等多种因素，我们选定使用线性稳定电源来完成本设计任务。 本设计采用单片机AT89C52乍为系统的控制核心，共分为七个模块：电源模块、 稳压源模块、稳流源模块、DC-D喙换器模块、键盘模块、显示模块和系统控制模块。 电源模块为稳压、稳流电路提供工作电压，稳压和稳流输出具有在指定范围内可调， 可预置，可步进调节，可数字显示等功能，并且稳压与稳流输出可依据需求自动转 换。DC-D喙换器可输出100V, 100mA勺直流电压。此外该电路还具有过热保护和自 动排除故障，自动恢复等功能 1 .系统设计 1.1 设计任务及要求 （1）任务 设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 （2）要求 1.基本要求 （1）稳压电源在输入电压 220M 50H2S电压变化范围+ 15%- — 20舔件下： a .输出电压可调范围为+9V〜+12V b .最大输出电流为1.5A c .电压调整率0 0.2% （输入电压220V变化范围+ 15%- — 20%F,空载到满载） d .负载调整率0 1% （最低输入电压下，满载） e .纹波电压（峰-峰值）＜ 5mV（最低输入电压下，满载） f .效率＞40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载） g .具有过流及短路保护功能 （2）稳流电源 在输入电压固定为+ 12V的条件下： a.输出电流：4〜20mAM调 b .负载调整率0 1%（输入电压+ 12V、负载电阻由200Q〜300Q变化时，输出 电流为20mA寸的相对变化率） (3) DC-D嘎换器 在输入电压为+9V〜+12V条件下： a .输出电压为+100V,输出电流为10mA b .电压调整率0 1% (输入电压变化范围+9V〜+12V c .负载调整率0 1%(输入电压+12V下，空载到满载) d .纹波电压(峰-峰值)< 100mV (输入电压+9V下，满载) 2.发挥部分 (1)扩充功能 a.排除短路故障后，自动恢复为正常状态 b.过热保护 c.防止开、关机时产生的“过冲” (2)提高稳压电源的技术指标 a.提高电压调整率和负载调整率 b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值 (3)改善DC-D嘎换器 a.提高效率(在100V、100mAF) b.提高输出电压 (4)用数字显示输出电压和输出电流 (5)特色与创新 1.2总体设计方案 1.2.1 设计思路 本设计要求设计并制作交流变换为直流的稳定电源。在输入为 220V、50HZ条件 下，通过交直流转换电路输出稳定可调电压作为稳压源、稳流源的电源。通过键盘 预设一个电压值，经D/A转换为模拟信号送入稳压电路。 A/D读取输出的模拟电压、 电流信号送给单片机处理，再将数字显示在数码管中。稳压、稳流电路采用串联式 稳压电路，选用运算放大器 LM324和具有过热保护和自动排除短路故障的集成稳压 器LM317作为主要元件。该设计的特点是可对电压和电流采用步进控制，可用数字 显示输出电压和电流，各项调整率的指标都很高。 1.2.2 方案论证与比较 1.整流滤波电路的设计方案论证与比较 方案一：采用单向桥式整流、电感滤波电路，如图 1.2.1所示。该电路利用电感 的储能作用可以减小输出电压的纹波，忽略电感的阻值可以认为纹波电压为零。电 感滤波的特点是，整流管的导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，它的 缺点是由于铁心的存在，笨重、体积大，易引起电池干扰，一般适合低电压、大电 流的场合。 方案二：采用单向桥式整流、电容滤波电路。如图 1.2.2所示.该电路简单，输 出电压较高，纹波较小，缺点是输出特性较差，当整流滤波电路输出端接一负载时 ， 负载直流电压虽负载电流增加而减小，电容 Cfi一定，设降压后电压为V,当R为无穷 大时，输出电压Vl0=1.4Vi,当C=0寸,Vl0=0.9Vi。常使用于负载电压较高，负载变动不 大的场合。因为稳压电路部分的电压调整率S0 0.2%,对输出纹波要求不高，故选方案 图1.2.1桥式整流、电流滤波电路 图1.2.2桥式整流、电感滤波电路 2稳压电源的设计方案论证与选择 方案一：采用开关稳压电源。该方案的优点是电源效率高，”范围通常在75%-90% 开关稳压电源效率高的原因是功率调整器件由线性工作状态改为开关工作状态，电 路结构通常由开关变换电路和控制回路两部分组成。现以并联开关稳压电源为例， 图1.2.3所示为并联开关稳压电源的组成框图。图中 T2为功率开关晶体三极管，Ds 为功率续流二极管，L2为储能电感，C2为储能电容，同时还起滤波作用，R1、R2为 取样电路 RL为输出负载。 AV 比较 放大器 P的1 脉宽 调制器 图1.2.3 并联开关稳压电源的组成框图 假设功率开关管T2的饱和压降为VCE(SAID =1V,续流二极管DS的导通压降VD(ON 也近似为1V则输入电流I1在ton期间流过T2管，toff期间流过Ds管，这样总的管 耗为11X 1。考虑功率开关管在开关转换期间， 会产生电压电流均不为零的开关转换 损耗。这种损耗基本上也为I 1 X 1。则开关稳压电源的效率 ”可用下式估算： V3 V0 Vs V0I0 2 I1 1 -V 2 T - Vs 2 toff 本设计题中的最高输出电压为+12V,即Vo=12V假设输入电压Vs比输出电压低 0.5V,带入公式中得“=85.2%,可以满足题目要求”》40%但是此方案产生的直流 纹波和干扰较大，难以满足纹波电压W 5mV勺指标，而且开关电源结构复杂，在后续 电路中很难加以控制，很可能造成设计的失败和技术参数的超标 ，且输出电压调节范 围小，下限电压不能为零，鉴于时间和电路可靠性的考虑没有选择这套方案 . 方案二：采用并联型线性稳压电路方案，并联型稳压是将调整管和输入输出并 联实现稳压，该电路具有动态输出电阻，负载调整率好，电路结构简单，具有自动 保护功能，在负载短路是调整管自动截止。但是当输入电压变化较大或负载电流变 化范围小时，调整管管耗很大，故效率很低，此外负载电流变化范围小，输出电压 固定。因此此方案很难达到题目中电压调整率、效率和输出电压可调的指标要求。 方案三：采用串联式稳压电源方式。采用三端式集成稳压器 LM317提供可调电 压和电流。具优点是：为稳流源电路提供具有稳压特性且很小纹波的高质量的工作 电源，以有效降低输出电流纹波系数，并且 LM317内设有完善的保护电路，因此具 有过流和过压保护功能。它的缺点是效率只能达到 40% 比较以上几种方案和题目要求以及竞赛时间与我们实际能力的限制，决定采用 万案二 3 .稳流电源的设计方案论证与选择 方案一：使用分立元件，电路如图1.2.2所示。该电路属于串联调整型稳流管, T1为调整管，T2为比较放大器，采样电阻 RS上的电压与参考电压的差值经放大后 通过调整管T1的基极电流来保持 RL上的电流恒定。但电路接通后受输入电压与温 度变化的影响，该电路达不到。 方案二：使用三端集成稳压芯片。用可调稳压集成电路和电阻构成的恒流源。 取样电路与负载串联，负载电流的变化量由取样电路转换成电压变化量去控制比较 放大器使其输出电流稳定.此外，由于在反馈电路中加入了调电阻，使得取样电阻上 的电流可以微调，实现输出电流与理论值相同，大大提高了输出电流的精度。符合 题目要求的指标。 1 k Ohm -*VW 图1.2.4万案一万框图 4 .显示方式选择 方案一：采用LCD显示，其优点是可以显示英文及数字，采用数字式接口，体 积小、重量轻，功率消耗小，但造价昂贵。 方案二：采用LED显示，具有数字接口，体积小、重量轻、功耗低，价格低廉、 发光较强、机械性能好，因本设计只需要显示数字，故选 LED实惠。 5 . A/D、D/A转换芯片的选择 方案一：选用12位的中分辨率TLC2543A/D转换器，与单片机连接时可节省其 I/O资源，但造价较高。选用12位的AD7521D/A转换芯片，具片内不含输入寄存器， 在实际控制中，要求转换后的模拟量保持一段时间，因此在 D/A转换器之前要加入 一个数据锁存器，这种D/A是数据不兼容的。 方案二：采用8位8通道逐次逼近式ADC0809A/D专换器，采样速率较 ATC2543 高，价格、功耗均低。采用8位的DAC0832D/A专换器，具有两级锁存器，在输出模 拟信号的同时可以采集下一个数字量，从而提高其转换速度，另外利用第二级锁存 信号实现多路D/A的同时输出。所以A/D采用ADC0809 D/A采用DAC0832 6 .控制模块的设计方案论证与选择 方案一：通过编码开关来控制存储器的地址，根据地址输出对应的数字量送数 模（D/A）进行转换，通过四个编码开关的 BC叩送给4511及数码管显示。此方案 的优点是电路简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限，在实验过程中发现编 码开关不稳定，所以不宜采用。其电路方框图如图 1.2.3所示： 图1.2.3 方案一方框图 方案二：采用以AT89S52为核心的单片机系统来控制8位DAC083激据的输入 和ADC080徼据的输出，在将其转换成的模拟量或数字量输出的同时单片机把输入 输出的值送数码管显示，此方案的优点是输入预设值稳定且避免大量的数据储存， 其原理方框图如图1.2.4所示。 图1.2.4方案二方框图 7 .DC-DC变换器的设计方案与论证 方案一：采用逆变反馈式DC-D喙换电路。先将输入的直流电压转换为频率较高 的高频交流电压，再通过高频变压器变换为所需交流电压，最后再整流出所需求的直 流电压。DC-D喙换电路内含逆变振荡器和高频振荡器，逆变振荡器包括一个晶体管 组成的单端电路，两个晶体管组成的推挽电路，两个晶体管和两个电容组成的半桥 电路，以及由四个晶体管组成的全桥电路等，该 DC-DC变换器虽能满足题目要求， 但电路极为复杂，故不选用。 方案二：采用开关电源。常用开关电源是将 220V交流高压变换成直流低压，效 率和负载特性较好，虽然理论上是可以实现的，但电路较为复杂，考虑时间限制不 选择该方案. 方案三：采用双管自激谐振式DC-DCE换器。双管振荡回路振荡器自激后电路极 为稳定，能满足电压调整率，负载调整率及纹波电压等指标。所以选择方案三。 1.2.3系统组成 经过方案论证与比较，最终确定的系统框图如图 1.2.5所示。 图1.2.5系统组成框图 2.设计实现 2.1 单元电路设计 2.1.1 显示控制模块电路设计 通过键盘预设一个电流值，单片机将预设值通过DI数据输入线输入DAC0832 当LE1=LE2=CB寸启动D/A转换，A/D的ALE与START相连，启动 A/D,EOC产生一个 负脉冲后，转换结束，在EOC勺上升沿时，若OEtt出为高电平,则将转换好的数据输出 至数据总线，至此A/D的一次转换结束，该数据经单片机处理显示出来。本电路采用 串口显示，只需两个I/O 口，若选用并口显示，每个数码管要占用八个 I/O 口，浪 费I/O 口资源。选用4*4矩阵键盘：0-9为数字按键，10、11A/D转换键，13为D/A 转换键，12、14分别为步进力口、步进减键，15为清零键。如图2.1.1所示。DAC0832 作为D/A转换器具芯片，BIT1—BIT12为数字量输入，Rfe为模拟量输出，Vref为参 考电压Vdd为+5V电源。数模转换公式： VO 二一等⑼8一等 9727 d6 26 d121dI) 10 > - / 1 C 1 2 8 1 2 8 1 2 9 9 c2 L 4 74 164 R D 1 R D 1 8 G R S D 1 8 G R S 2 164 U3 7416 > _ / 1 C c0 D 1 U 74 U4 c2 +5V > - - 1 C aT c1 Jk c0 R > 一 / 1 C U5 74164 U1 29 iXTAL1 39 10 AT89C51 +5V P0.0/A P0.1/A P0.2/A m 26 IN0 CLOC XTAL2 P0.3/A 27 IN1 START P0.4/A 7 EOC IN4 RST P0.7/A 5 IN7 1 OUT 25 ADD A 17 ALE OUT8 ADD B ADD C IN5 IN6 28 1 IN2 IN3 P0.5/A P0.6/A 18 OUT0 OUT2-20 OUTU9 J6（1NQ）U6 OUT5-8- OUTU5 OUTU 29 30 3r PSEN ALE EA P2.04 P2.14 P2.2/A P2.4/A P2.6/A P2.7/A P3.0/I 罡 理 捶 D45 D54 走 D72 21 22 A922 22 1 2 3 4 5 6 7 8 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.2/IN P3左 P3.4/ P3.5/ P3.6\ P3方 1-28 14 15 屋 ~17 11 12 13 h4 h5 h6 h7 3 2 1 1 98765432 1 RP1 RESPACK-8 33 图2.1.1显示控制模块仿真图 2.1.2 电源电路设计 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图 2.1.2 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压 U2变换成脉动电压U3滤波电路一 般由电容组成，其作用是脉动电压 U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直 流电压U4,当电网电压最低即 V1=220(1-20%)=176V时，必须保证VO=12V,取LM317上 的压降为3V,V4=3+12=15V此时变压器次级电压有效值 V2=V4/1.2=12.5,变压器匝数 比n=176/12.5=14.08,可采用14:1或13:1的变压器。 稳压电路：由于得到的输出电压 U5受负载、输入电 压 和 温度的影响不稳定， 为了得到更为稳定电压添加了稳压电路， 从而得到稳定的电压U。选用LM317构成的 可调稳压电源。具优点是：① 可以进行预稳压，以提高输出电流对输入交流电源电 压变化的稳定度；② 为稳压源电路提供具有稳压特性且纹波电压很小的高质量的工 作电源，以有效降低稳流源输出电流纹波系数。 稳压电源电路输出电压为： Vo = Vref (1 +R2/R1 )+ IADJ R 2如图 2.1.3 。 V5 电源电路 2.1.3 图 2.1.3 稳压电源电路设计 稳压源电路主要由集成稳压器 LM317?口运算放大器LM324构成。LM317的控制 端ADJ和输出端之间为固定的基准电压诔eF=1.25V,如果将Vref直接加在电阻两端就 可以得到恒定的输出电流。现将集成稳压器LM31羽控制端接到运算放大器 OP071, 通过运算放大器形成一个负反馈回路，当负载变化通过反馈调节实现电压的稳定输 出，例如当负载上电流减小时，R1上的电压增大，通过负反馈调节，R1上电流减小， 负载上电流增大，电压增大，电压输出稳定。LM317内部含有完善的保护电路，具有 过热保护和在发生短路故障后能自动恢复为正常状态的功能，电压调整率和负载调 整率指标都很高。LM317的输入端和输出端之间的压降一般都小于 3V,当压降为3V 时，稳压源的效率为40%所以能达到题目的指标。其电路图如图 2.1.4所示。 U1 图2.1.4 稳压源电路 2.1.4 稳流源电路的设计 如果将稳定的电压源加在固定电阻的两端，则流过电阻的电流就是固定的。这就 是稳流电源的设计原理，电路图如图2.1.5所示。运放的反相输入端与电路输出端构 成负反馈电路可调整输出电流，实现输出电流与理论值相同，大大提高了输出电流 的精度，维持电流的稳定输出。该电路输出电流连续可调 ，负载调整率0 1%,符合题 目要求。 U1 图2.1.5 稳流源电路 2.1.5 DC-DC变换器电路的设计 采用双管自激谐振式 DC-DC变换电路。因为双管振荡回路振荡器自激振荡后电 路极为稳定，电压调整率和负载调整率均能达到题目要求。其电路图如图 2.1.6所 示。 1] * IRFSiO n 图2.1.6自激谐振式 DC-DC变换电路 由图知,LC振荡器由电容。和变压器B的初级线圈2NP的电感Lp组成N够道 FETIRF540采用零偏置栅压。反馈线圈 NF给两管栅极提供正反馈信号，使振荡回路 维持稳定振荡，振荡频率f 0=1/[2冗(LpX G) 1/2]。 L1是高频扼流电感，为了可以把输入电源看作电流源， 其电感量应选的足够大， 同时使变压器B的初级电流基本上变成方波波形，设 ”为总的功率转换率，漏极电 流： Id= (PO/ 4)x (1/Vi) = (1/ 4)x ( V0XIo/Vi)o ID不会很大，所以不用ID规格的MOSFET若栅源间的电压Vds是理想正弦波， 则％s=2V,实际上会有波形畸变，所以所选管子要有一定余量. 变压器磁芯面积So=0.4cm2,磁通密度BM=0.2T,当f=40kHz时,NP的匝数为两个9 匝的线圈，NF为3匝。 NP=(Vi-Vds(on) X 108/(4fS eB)=(12-0.5)10 8/(4 X40X 103X 0.41 X 2000)=8.7 匝。 NHVbVD⑹)N p/(V i-Vds(on)=(100+0.7) X 9/(12-0.5)=78.8 实际绕两个79匝线圈。 谐振电容 C=1/ (LX (2：tf) 2) =0.192 X10-6Fo LN=1520nH/N, 初级线圈电感值 Lp=MpX Ln=92X 1520=123.12 X 10-6H实际取 0.1 X10-6F 取高频扼流电感Li=10X 10-6F,滤波电感 L2=V0/(6 TtfI o)=100/(6 兀 X40X 103X 10X 10-3)=13.26 X 10-3H,取 L2 等于 1.5 X 10-3H。 纹波电压峰-峰值V< 0.1%,则 CL> 0.48/(4L 2XVX (2 Tt f) 2)=1/(4 X15X 10-3X0.001 X (2 兀 X 40X 103))=2.64 X 10-7F实际选用10-6 F/200V电解电容。 设 4=85%,漏 极 电流为：I D=P0/(4(Vi-Vds(on))=(100 X 10 X 10-3)/(0.85 x (12-0.5)) =0.102A。 Vd/2X 21/2V1=2X 21/2X 12=33.94V.可见取 Vds=100V, I d=4A 的 IRF540 NMOSFET 全可以满足要求。 2.2软件设计 系统软件设计采用C语言，对单片机进行编程实现各项功能。 程序是在 Windows9科境下采用Keilu Vision 2 软件编写的，可以实现的功能 是：键盘预设置输入单片机，单片机对获得的数据进行处理送到 8位数模转换器 (DAC0832 ,输出的模拟量再送到稳压、稳流源模块，该模块再将输出的模拟量经 A/D转换成数字显示出来。 主程序主要起到一个导向和决策的功能，具体各个模块该如何执行主要通过调 用主程序来实现。 2.2.1 键盘显示部分程序的设计 键盘对单片机输入数据，键盘为4*4矩阵键盘，用AT89C52勺并彳T口 P0接4X4 矩阵键盘，以P0.1—P0.3作输入线，以P0.44 —P0.7作输出线 4X4矩阵键盘 识别处理每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。 矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和 CPU通信。每个按键的状态同样需变成数 字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接 VCC而接地是通过程序输出数 字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键 的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫 描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号 共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。其子程序流程图如 图2.2.1所示 图 2.2.1 2.2.2 单片机控制A/D D/A转换程序的设计 该子程序主要是单片机对 A/D D/A的工作时序进行控制，ADC08091 8位A/D转 换器，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有 8路模拟开关，以及相应的通道地 址锁存用译码电路。STAR碇启动彳S号，ALE是3位通道选择地址信号的锁存信号， 当模拟量送到某一输入端（IN1或IN2）时，启动A/D后，EOCT生一负脉冲，在其 上升沿时，若OE为高电平，则控制打开三态缓冲器，数据输出，完成一次A/D转换。 D/A恰好是A/D的逆过程.程序流程图如图2.2.2所示。 2.2.3 .系统主程序流程图 该系统主程序流程图如图2.2.3所示 图2.2.3系统流程图 3.系统测试 3.1测试仪器 测试使用的仪器设备如表 3.1.1所示。 表3.1.1测量使用的仪器设备 序号 名称、型号、类型 1 UNI-T数字万用表 1 优利德科技有限公司 2 YB4365双踪示波器 1 江苏扬州电子仪器厂 3.2指标测试及测试结果 3.2.1稳压电源各项指标测试 1 .输出电压可调范围 接上8欧假负载，在输出电流达到满载的情况下，用数字电压表测出输出电压可 调范围为+1.78- +19.98. 2 .电压调整率 当输出电压在175-250之间变化时且满载的条件下，改变输入电压，用数字电压表 测输出电压数据如下: 电压调整率 Vo2 -Vo1 S = Vo Vs =(|14.99-15|) Vs2 -Vs1 X (210-180)/(9 X 220)=0.15% 次数 1 2 3 4 输入交流电压 180 200 210 240 输出直流电压 15.00 15.00 14.99 15.00 3 .负载调整率。 在输出电压为9V时，空载情况下用电压表测得输出电压为 9V,满载情况下输出电压 为 Voio 次数 1 2 无穷大 8欧 输出电压 9.00 8.98 负载调整率为(9-Voi) X 100%/9=(9-8.99) X100%/9=0.11% 4 .纹波电压 用示波器观察输出电压，得纹波电压(峰-峰值)<5mV 5 .效率 调整输出电压为9V,输出电压为220V,当输出电流为1满载时，输出功率Pl=VOI o, 用功率表测供电输入总功率 Pi ,则效率4=(PL x 100% /Pi=( 1.4x9x100%/31.05=41.9% 6 .最大输出电流 将8欧假负载与电流表申接后，接在输出端，当Vo=12V时最大输出电流Io为1.4A 7 .2.2 .稳流电源各项指标测试 1 .电流调节范围 输入12V直流电压条件下，输出端接上200-300欧负载与电流表用接，调节输出 电流，测得输出电流在4-20mA内可调。 2 .负载调整率 在输入12V直流电压条件下，负载电阻由200-300变化时，用电流表测输出电流 数据如下： 负载调整率为(I o/ O2)/(I oix100%)=(19.98-19.92)/(19.98 x100%)=0.3% 次数 1 2 3 220 260 300 输出电流 19.98 19.99 19.92 323.DC-DC变换器各项指标测试 1.输出电压 在电路输出端接10千欧负载情况下，调节输入电压在9-12V之间变化，测得输出 电压 VO=100U 3 .电压调整率 在9-12V之间调节输入电压，用电压表测输出电压数据如下：则电压调整率为 (VO1-VO2|100%)/100=(99.90-99.99|100%)/100=0.09% 。 次数 1 2 输入电压 9.000V 12.000V 输出电压 99.90 99.99 3.负载调整率 在输入电压为12V时，测得负载RL为空载和满载时的输出电压数据如下表，负载 调整率为(|VO1-VO2|100%)/100=0.08%。 次数 1 2 以 无穷大 1千欧 输出电压 100V 99.92 4.纹波电压 在输入9V电压切满载时用示波器测量纹波电压值为 60mV 5.效率 在输入端用万用表测得输入电压为12V,输入电流为1.21A。输出端用万用表测 得输出电压为100V,输出电流为100.0mA计算效率为4=68.87% 4 .结论 本系统以AT89S52E片为核心部件，硬件可实现电压、电流的稳定输出，软件可 实现预设一个电压值，在稳压与稳流之间通过按键自动切换，用数字显示输出电压 和电流。在设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点， 来满足系统设计的要求。因为时间有限而且才刚刚接触专业课，理论知识和实践能 力都有欠缺.该系统还有许多值彳#改进的地方： LM317调整管的效率只能刚好达到 40%系统输出实际测试结果表明，本系统输出电流、电压稳定，不随负载和环境温 度变化，并具有很高的精度。 在本次设计过程中，遇到了许多突发事件和各种困难，设计制作曾一度中断，但 通过仔细分析和自我状态调整后解决了问题 .在这个过程中我们深刻体会到共同协 作和团队精神的重要性，提高了自己解决问题的能力。 参考文献 1 .黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京：电子工业出版社，2005年 2 .余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术 .西安：西安电子科技大学出版 社,2000年 3. 求是科技.8051系列单片机 C程序设计完全手册.北京：人民邮电出版 社,2006年 4 .全新实用电路集粹丛书编辑委员会.电源应用电路集粹.北京：机械工业出版 社，2005年 5 .赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例.北京：人民邮电出版社，2003年 6 .刘高溪.单片机实用技术.北京：清华大学出版社，2004年 7 .何希才.新型电子电路应用实例.北京：科技出版社，2005 8 .李方明.电子设计自动化技术与应用.北京：清华大学出版社，2006年 9 .周润景，张丽娜.基于PROTEUS电路及单片机系统设计与仿真.北京：北京 航天航空大学出版社，2006年 附录 附录1主要元器件清单 单片机89S52: 1个 ADC0809 DAC0832 LM317 5 个 大功率LM317 1个 LM337 LM324 74164: 4个 4024: 1 个 12MHz晶振：1个 变压器：1个 共阴数码管2025: 4个 4X4矩阵键盘：1个 5K电位器：7个 电容：4700uF 5 个，100uF 5 个，0.01uF 10 个 贴片电容：0.01uF 3 个 二极管：LN4007 25 个 三极管:8550 3个 电阻:470K 4 个,10K 两个,4.9K 2 个,1K 4 个,200 Q 5 个，50 Q 1 个 贴片电阻：470Q 8个 排线若干 附录2程序清单 #include unsigned char s=10,a[4]={10,10,10,10};k=0; unsigned char code_h; // 键盘的行值 unsigned char code_l; // 键盘的列值 char code seg7_anti_ordeU□={0xfd,0x61,0xdb,0xf3,0x67,0xb7,0xbf,0xe1,0xff,0xf7,0x 00}; char code seg7_anti_order[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0x0 0}； sbit P0_0=P0A0; sbit P0_1=P0A1； sbit P0_2=P0A2; sbit P0_3=P0A3; sbit P0_4=P0A4; sbit P0_5=P0A5; sbit P0_6=P0A6; sbit P0_7=P0A7； sbit P1_0=P1A0； sbit P1_1=P1A1； sbit P1_2=P1A2; sbit P1_3=P1A3; sbit P1_4=P1A4; sbit P1_5=P1A5; sbit P1_6=P1A6; sbit P1_7=P1A7； sbit P2_0=P2A0； sbit P2_1=P2A1; sbit P2_2=P2A2; sbit P2_3=P2A3; sbit P2_4=P2A4; sbit P2_5=P2A5; sbit P2_6=P2A6; sbit P2_7=P2A7; sbit P3_0=P3A0; sbit P3_1=P3A1; sbit P3_2=P3A2; sbit P3_3=P3A3; sbit P3_4=P3A4; sbit P3_5=P3A5; sbit P3_6=P3A6; sbit P3_7=P3A7; unsigned char key_scan(void) { unsigned char i; P0=0xf0; //P0 口发扫描码11110